IP Multimedia Subsystem

Transkrypt

1 IP Multimedia Subsystem Karol Kański 16 marca 2010

2 1 Wprowadzenie 2 Architektura 3 Plan sygnałów 4 Serwisy 5 Uzupełnienia

3 Czym jest IMS, motywacja IMS to ramowa architektura stworzona w celu dostarczania końcowym użytkownikom usług multimedialnych poprzez sieci IP. Nadrzędny cel przyświecający twórcom IMS: zaoferować użytkownikom telefonów komórkowych możliwości, które daje internet, ale to w zasadzie jest już od dawna, więc w rzeczywistości chodzi o coś trochę innego: QoS naliczanie opłat serwisy (zwłaszcza ich integracja)

4 Wymagania IMS ma spełniać następujące wymagania: 1 Wsparcie dla ustanawiania sesji multimedialnych poprzez IP 2 Wsparcie dla mechanizmu negocjowanie QoS 3 Wsparcie dla współpracy z Internetem i sieciami komutowanymi 4 Wsparcie dla roamingu 5 Wsparcie dla kontroli serwisów dostarczanych użytkownikowi. 6 Wsparcie dla szybkiego tworzenia serwisów (bez wymogów standaryzacji)

5 Historia Źródło: [1]

6 Główni gracze Internet Engineering Task Force (IETF) - m.in. standaryzuje protokoły związane z Internetem (np. SIP) Third Generation Partnership Project (3GPP) - związek regionalnych organizacji standaryzujących telekomunikację; zajmuje się rozwojem telefoni 3 generacji opartej o GSM Third Generation Partnership Project 2 (3GPP2) - podobnie, jak 3GPP, ale dotyczyło tylko organizacji z Ameryki Północnej i Azji; zajmuje się rozwojem telefoni 3 generacji opartej o ANSI/TIA/EIA-41 i CDMA2000 Open Mobile Alliance (OMA) - standaryzuję serwisy dla sieci mobilnych

7 Sieci komutowane vs. sieci pakietowe Sieci komutowane (circuit-switched) - zanim uczestnicy będą mogli się komunikować pomiędzy węzłami i terminalami musi zostać między nimi ustanowiony kanał komunikacyjny (tak jakby były fizycznie połączone w obwód elektryczny) Sieci pakietowe (packet-switched) - dane są grupowane w pakiety, po czym wędrują pomiędzy kolejnymi węzłami sieci, gdzie moga być buforowane

8 Plan sygnałów vs. plan mediów W sieciach telekomunikacyjnych wyróżniamy dwa plany przesyłu informacji: plan sygnałów - plan wg. którego podążają w sieciach dane sygnalizacyjne (służące do ustanaiwania, kończenia sesji itp) plan mediów - plan wg. którego podążają media (głos, wideo) We wczesnych sieciach komutowanych sygnały i media podążały za pomocą tych samych ścieżek. 3GPP zaczęło rozdzielać te plany. W IMS jedynymi węzłami, w których krzyżują się te plany są terminale.

9 Protokoły Najważniejsze protokoły związane z architekturą IMS: SIP (Session Initiation Protocol) - protokół sygnalizacyjny SDP (Session Description Protocol) - protokół do ustalenia parametrów sesji Diameter - autoryzacja, autentykacja, rozliczenia RTP (Real-Time Transport Protocol) i RTCP (RTP Control Protocol) - transport mediów czasu rzeczywistego - głos, wideo

10 Identyfikacja użytkowników Każdy użytkownik może mieć przyznane wiele tożsamości publicznych (Public Identities) oraz wiele (od niedawna, wcześniej jedną) tożsamości publicznych. Tożsamość prywatna: nadawana przez operatora używana do operacji AAA Tożsamość publiczna: adres SIP (URI albo TEL) identyfikuje użytkownika publicznie używana do routingu

11 Sieć domowa, a sieć odwiedzana Sieć domowa - nasz sieć macierzysta, jeżeli znajdujemy się w jej zasięgu, to korzystamy z jej usług Sieć odwiedzana - sieć w zasięgu której się znajdujemy, jeśli nie mamy dostępu do sieci domowej (roaming)

12 Główne komponenty HSS/SLF AS CSCF MRF BGCF PSTN/CS Gateway IMS-ALG, TrGW

13 Główne komponenty Źródło: [2]

14 Główne komponenty Źródło: [3]

15 HSS/SLF HSS (Home Subscriber Server) - baza danych zawierająca wszystkie informację związane z użytkownikiem; te dane to m.in.: informacje o położeniu, informacje związane z bezpieczeństwem (autentykacja i autoryzacja), informacje związane z profilem użytkownika (w tym serwisy, do których jest zapisany użytkownik) oraz S-CSCF (Serving-CSCF) przypisany do użytkownika SLF (Subscription Locator Function) - tylko w przypadku większej ilości HSS; baza danych wiążąca użytkowników z przypisanymi im HSS

16 AS Application Server przechowuje i wykonuje serwisy. W zależności od przechowywanego serwisu AS może działać w następujących trybach: SIP proxy, SIP redirecter, SIP UA (User Agent - końcówka), albo SIP B2BUA (Back-to-Back User Agent - połączenie dwóch SIP UA). AS komunikuje się z S-CSCF poprzez SIP.

17 CSCF Call Session Control Functions to serwery SIP. Są podstawowymi węzłami w IMS - obsługują sygnalizację SIP. Wyróżniamy trzy typy CSCF: Proxy-CSCF (P-CSCF) Interrogating-CSCF (I-CSCF) Serving-CSCF (S-CSCF)

18 CSCF Źródło: [4]

19 P-CSCF P-CSCF jest w planie sygnalizacyjnym pierwszym punktem kontaku pomiędzy terminalem, a siecią IMS. Z punktu widzenia SIP jest to serwer proxy - znajduje się na trasie wszystkich komunikatów z terminala i do terminala. P-CSCF jest przypisywany do terminala w momencie rejestracji i nie zmienia się w czasie jej trwania. P-CSCF może być zlokalizowany w sieci domowej i w odwiedzanej. P-CSCF świadczy dodatkowe usługi: sprawdzanie poprawności komunikatów SIP (w sensie budowy) kompresja i dekompresja komunikatów

20 I-CSCF I-CSCF jest, podobnie jak P-CSCF, serwerem proxy. Serwer SIP szukając następnego miejsca, do którego powinien przesłać komunikat, pobiera z serwera DNS adres odpowiedniego I-CSCF (I-CSCF docelowej sieci) i do niego kieruje wiadomość. I-CSCF pobiera potrzebne informacje o lokalizacji użytkownika i kieruje komunikat do odpowiedniego miejsca (zazwyczaj S-CSCF). I-CSCF zazwyczaj znajduje się w sieci domowej, ale w pewnych sytuacjach może też być w sieci odwiedzanej. I-CSCF świadczy dodatkowe usługi: szyfrowanie części komunikatów odnoszących się do wrażliwych infromacji o topologi sieci (Topology Hiding Inter-network Gateway -THIG)

21 S-CSCF S-CSCF jest centralnym węzłem w planie sygnalizacyjnym. S-CSCF to przede wszystkim serwer SIP, ale pełni też rolę registrar a (pamięta powiązanie położenia użytkownika z jego publicznymi tożsamościami). Wszystkie komunikaty do i z terminala przechodzą przez przypisany mu S-CSCF. S-CSCF sprawdza komunikaty SIP i decyduje czy powinny one odwiedzić jakiś serwer aplikacji na drodze do terminala końcowego. S-CSCF zawsze znajduje się w sieci domowej. S-CSCF świadczy dodatkowe usługi: wzmacnianie polityk dostawców (np. zabranianie danemu użytkownikowi ustanawiania pewnych typów sesji)

22 Informacje o stanie P-CSCF informacje o S-CSCF (routing) dane sesji informacje o kompresji komunikatów pare innych S-CSCF informacje o P-CSCF (ścieżka) profil użytkownika dane autentykacji informacje o sesji

23 MRF Media Resource Function jest źródłem mediów w sieci domowej. Pozwala m.in. na: miksowanie strumieni (np. w przypadku połączeń konferencyjnych) albo zmianę pomiędzy różnymi sposobami kodowania mediów. W MRF wyróżnia się węzeł planu sygnalizaycjnego zwany MRFC (Media Resource Function Controller) i węzeł planu mediów zwany MRFP (Media Resource Function Processor). MRF zawsze znajduje się w sieci domowej.

24 BGCF i PSTN/CS Gateway Breakout Gateway Control Functions to serwer SIP, który routuje żądania do sieci komutowanych. Za bramką BGCF znajdują się jeszcze: SGW (Signaling Gateway - interfejs dla planu sygnałów sieci komutowanych), MGCF (Media Gateway Control Function - mapuje SIP na protokołu używane w sieciach komutowanych, kontroluje zasoby w MGW), MGW (Media Gateway - interfejs dla planu mediów sieci komutowanych, potrafi wysyłać media poprzez protokół RTP).

25 Adresowanie, IMS-ALG i TrGW Kiedy zaczynano standaryzować IMS przyjęto założenie, że w momencie jego wejścia w życie jedynym używanym sposobem adresowania w sieciach IP będzie IPv6. Sytuacja jest jednak inna i nie widać momentu, w którym mialoby nastąpić całkowite przejście na IPv6. Do IMS dodano zatem węzły pozwalające na tłumaczanie adresów pomiędzy IPv4 i IPv6. Te węzły to IMS Application Layer Gateway i Transition Gateway. IMS-ALG odnosi się do planu sygnałowego, a TrGW do planu mediów.

26 Opis sesji- SDP Mimo, że głównym celem protokołu SIP jest dostarczanie użytkownikowi opisu sesji, to jednak sam SIP nie opisuję sesji. Tym zadaniem zajmuje się SDP (Session Description Protocol). SDP to tekstowa informacja znajdująca się ciele koumunikatu SIP. Przyklad wiadomości w formacie SDP: v=0 o=alicja IN IP s=porozmawiajmy o pływaniu c=in IP t=0 0 m=audio RTP/AVP 0 a=sendrecv m=video RTP/AVP 31 a=sendrecv

27 SDP - opcje Opcja v b o z s k i a Znaczenie Protocol version Bandwidth information Owner of the session and session identifier Time zone adjustments Name of the session Encryption key Information about the session Attribute lines

28 SDP - opcje Opcja u t e t p m c i Znaczenie URL containing a description of the session Time when the session is active address to obtain information about the session Times when the session will be repeated Phone number to obtain information about the session Media line Connection information Information about the media line

29 Zanim zacznie się rozmowa Źródło: [2]

30 Rejestracja Źródło: [2]

31 Źródło: [2]

32 Źródło: [2]

33 Typy AS-ów Można wyróżnić trzy typy AS-ów: SIP AS - hostuje i wykonuje serwisy oparte o SIP Open Service Access Service Capability Server - serwer zapewniający interfejs do serwera aplikacji OSA IP Multimedia Service Switching Function - wyspecjalizowany AS pozwalający na używanie w IMS pewnych serwisów stworzonych dla sieci GSM oraz cztery tryby pracy: SIP proxy SIP redirecter SIP UA SIP B2BUA

34 Przykłady: serwisy presence budzenie AS jak SIP UA Źródło: [2]

35 Przykłady: przekierowywanie rozmów AS jak SIP proxy Źródło: [2]

36 Przykłady: przekierowywanie rozmów AS jak SIP redirecter Źródło: [2]

37 AS jak SIP B2BUA Dwa SIP UA połączone jakąś logiką. Przykłady: pre-paid B2BUA Źródło: [2]

38 Przykład serwisu - czarna lista użytkowników 1 S-CSCF ściąga z HSS kryteria wywołania serwisu blacklist, które są w postaci: (method = INVITE) AND (P-Asserted-Identity = sip:badguy@example.com) AND (Session Case = Terminating) 2 W momencie napotkania takiego komunikatu S-CSCF wysyła go do AS 3 AS zmienia komunikat tak, by poszedł on do MRFC, dodając przy okazji informacje jaką melodyjkę zagrać dzwoniącemu 4 AS odsyła komunikat do S-CSCF, a ten odczytuje z komunikatu, że należy go przesłać do MRFC. 5 MRFC za pomocą MRFP wysyła odpowiedni komunikat (w sensie melodyjki w terminalu) do dzwoniącego

39 Przykład serwisu Źródło: [2]

40 O czym nie było Ciekawe zagadnienia, dla których zabrakło miejsca w tej prezentacji: operacje AAA i kwestie bezpieczeństwa QoS w IMS realizacja polityk dostępu w IMS

41 Bibliografia Prof. Dr. Thomas Magedanz: Overview of the IP Multimedia System (IMS)- Principles, Architecture and Applications, Prezentacja Konferencyjna Gonzalo Camarillo, Miguel A. Garcia-Martin: The 3G IP Multimedia Subsystem (IMS), John Wiley & Sons Ltd, 2006 Jiri Kuthan, Dorgham Sisalem: SIP: More Than You Ever Wanted To Know About, Prezentacja Konferencyjna